JPS5851681B2 - 移相器兼偏波スイッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般的にはマイクロ波信号の位相および偏波を
制御するための装置に関し、更に具体的には、■オクタ
ーブの帯域幅にわたって動作するようになった移相器お
よび偏波スイッチの組合せに関する。

当該技術において知られているように、無線周波エネル
ギーの平行化されたビームをアンテナ素子アレイの複数
のアンテナ素子の各１つから放射されるエネルギーの位
相を制御することによって形成し方向制御することがで
きる。

マイクロ波信号を電子的制御する２つの主要な装置はダ
イオードおよびフェライト移相器によって実現すること
ができる。

フェライト移相器はそれを通過するマイクロ波信号に対
してほぼ一様な伝搬媒質を与え従って、それらは比較的
に広い帯域幅にわたって動作することができる。

しかしながら、フェライト移相器は非可逆性のものであ
りＥＣＭへの応用においてなどのように偏波ダイバーシ
チが希望される場合は非可逆偏波器および切換可能型４
分の１波長板などの付加的な素子をそのフェライト移相
器と組合せなければならない。

このような非可逆偏波器および切換可能型４分の１波長
板の使用は多くの応用において適切であるけれども装置
が比較的に広い周波数帯域にわたって動作することが必
要とされるときは不適切であることが知られている。

そうなる理由はフェライト移相器の帯域幅は切換可能型
４分の１波長板の帯域幅に限定され、従ってほぼ２０％
の帯域に限定されるからである。

従って、このような装置はこのような装置がＥＣＭおよ
びＥＣＣＭへの応用におけるように１オクターブよりも
広い帯域幅を有することが要求される応用においては非
実用的である。

加うるに、偏波ダイバーシチを提供するためにフェライ
ト移相器によって必要とされる特別の大きさおよび重量
はこのような装置の航空機塔載フェーズド・アレイへの
応用においては非実用的である。

当該技術において知られているように、ダイオード移相
器は軽量で、温度不感応性で、高速切換速度が可能であ
るという理由で航空機塔載フェーズドアレイへの応用に
対し魅力的である。

ダイオード偏波器は９０および１８０度位相ビットから
形成することができ、従って、偏波ダイバーシチを移相
器設計に容易に取り入れることができる。

しかしながら、ダイオード移相器は帯域幅が比較的に制
限される。

既知の１つのダイオード移相器が１９７４年６月に発行
されたアイ・イー・イー・イー・トランズアクションズ
・オン・マイクロウェーブ・セオリ・アンド・テクニッ
クの６８８６９２頁のエフ・ジー・テリオ（Ｆ、Ｇ、Ｔ
ＥＲＲＩＯ）、アール・ジェオ・ストックトン（Ｒ，Ｊ
、５ＴＯＣＫＴＯＮ：およびダブリューディー・セイト
（Ｗ、Ｄ、５ＡＴＯ）による「航空機塔載フェーズド・
アレイ・アンテナに対する低費用Ｐ−Ｉ−Ｎダイオード
移相器」という表題の文献に記載されている。

このような移相器ではピンダイオードチップが切換素子
として用いられ、±２２．５度の最大位相誤差を許容す
るこのような装置の有効帯域幅は４０％である。

±１０度の最大許容位相誤差に対する同じ装置では帯域
幅は約３０％である。

航空機塔載への応用においてはダイオードを保護するの
に封入とか密閉とかを必要としないようにハーメチック
シールされた半導体パッケイジを用いることが必要であ
る。

パッケイジされたダイオードの使用は更に１９７４年６
月に発行されたアイ・イー・イー・イー・トランズアク
ションズ・オン・マイクロウェーブ・セオリー・アンド
・テクニックスの６５８−６７４頁のジェオ・エフ・ホ
ワイト（Ｊ、Ｆ、ＷＲＩＴＥ’）による「アンテナアレ
イ用のダイオード移相器」という表題の文献で報告され
ているようにダイオードパッケイジが回路に加える寄生
リアクタンスにより移相器の帯域幅を減らす。

加うるに、ストリップ線路またはマイクロストリップ技
術を用いてつくられた高周波移相器回路は高次モードを
抑制するために２．５４ｍｍ（ｏ、ｉｏｏインチ）より
も小さい基礎面間隔を用いるのが普通である。

標準ダイオードパッケイジの長さは基礎面間隔の２倍よ
りも大きいので、高周波移相器回路におけるパッケイジ
されたダイオードの使用は非実用的であった。

明らかに、このような考察はパロケイジされたピンダイ
オードを用いかつ１オクターブの帯域幅を有するダイオ
ード移相器を提供するのを極めて困難にする。

本発明のこの背景を心に留めて、本発明の目的は１オク
ターブの帯域幅にわたって動作できるようになった改良
されたダイオード移相器を提供することである。

本発明の他の目的はパッケイジされたＰ−Ｉ−Ｎダイオ
ードをスイッチング素子として用いかつ航空機塔載への
応用に適した集積化移相器兼偏波スイッチを提供するこ
とである。

本発明のこれらおよび他の目的は概略的に云えばその各
々に結合されたアームが切換え可能なりアクタンスで終
端している一連の４分の１波長オ一バレイ結合器を有す
る装置を提供することによって達成される。

本発明の好ましい実施例においては、これらの結合器は
ストリップ線路パッケイジ内に組立てられそして切換可
能なりアクタンスはストリップ線路板に対し直角関係に
取り付けられるパッケイジされたＰ−Ｉ−Ｎダイオード
により与えられる。

前記のダイオードの各々のものの第１の端子はストリッ
プ線路の中央導体に接続され、第２の端子はストリップ
線路パッケイジの外部に形成された短絡回路で終端して
いる。

パッケイジされたＰ−Ｉ−Ｎダイオードは同軸線路のそ
れぞれの区分のそれぞれの中央導体を形成し、これらの
同軸線路は短絡回路で終端させられる。

装置を介し所望の位相偏移および或いは偏波の向きを与
えるように前記のダイオード群をバイアスする手段が設
けられる。

以下図面を参照しながら本発明を説明する。

第１図を参照すれば、航空機塔載レーダー装置（参照番
号はつけず）はアンテナアレイ１０（その詳細は後に第
１Ａ図を参照して説明する）および複数の移相器兼偏波
スイッチ１８ａ・・・・・・１８ｎを含む。

図示されてはいないが単一パルス演算回路（ここではあ
りふれた設計のもの）を含む集合的給電回路２０は送電
機２８からのレーダーエネルギーな移相器兼偏波スイッ
チ１８ａ・・・・・・１８ｎを通してアンテナアレイ１
０に供給する。

集合的給電回路２０はまた受信信号を受信機２６（ここ
ではありふれた設計のもの）に対する単一パルス型和お
よび差信号に変換する。

受信機２６からの出力信号はここではあ゛りふれた表示
装置である利用装置３０に送られる。

知られているように、このような配列は送信機２８から
の無線周波エネルギーをビームに平行化しそれをビーム
方向制御計算機３２によって供給される指令に従って所
望のように指向するのを可能ならしめる。

送信機２８、受信機２６、およびビーム方向制御計算機
３２の動作はありふれた同期装置３４によって制御され
る。

第１Ａ図を参照すれば、アンテナアレイ１０の例示的な
アンテナ素子１２は一対の直交関係に配置されたストリ
ップ線路放射素子１４，１６からなるのが知られる。

このようなアレイの動作は１９７４年９月１７８！こ許
可され本願と同じ譲受人に譲渡された米国特許第３，８
３６，９７６号の明細書に詳細に説明されている。

ここではストリップ放射素子１４，１６からの同軸ケー
ブル（参照番号はつけず）がアンテナアレイ１０の基礎
面（参照番号はつけず）を通って突き出して偏波スイッ
チ１８ａ・・・・・・１８ｎとインターフェイスするこ
とを述べれば充分である。

第２図を参照すれば、移相器兼偏波スイッチ１８ａ・・
・・・・１８ｎの例示的な１つはめっきされたストリッ
プ線路パッケイジ３６、入力コネクタ３８、一対の出力
コネクタ４０ ａ、 ４０ ｂ、複数のダイオード取
付は部品４２ａ・・・・・・４２ｈ１複数のバイアス端
子８４ａ・・・・・・８４ｐ１コネクタ４５を有するバ
イアスケーブルハーネス４６、および金属条片４３（そ
の目的は後述する）を具備する。

ダイオード取付は部品４２ａ・・・・・・４２ｈの各々
は一対のパッケイジされたＰ−Ｉ−Ｎダイオードを含み
、各ダイオード対は後に詳述するように単一の位相ビッ
トを形成する３、従って、例示的な移相器兼偏波スイッ
チ１８ａはこことは２２．５度ビット、４５度ビット、
第１の対の９０度ビット、対の１８０度ビットおよび第
２の対の９０度ビットを与えるように直列に配列されて
いる８つの位相ビットからなることが知られる。

前記位相ビットの各々の動作および相互作用は後に詳細
に説明される。

ここではこのような構成は組合されて４ビツト型移相器
および６つの別個の偏波の向きのうちの任意の選ばれた
１つを有する出力信号を提供することのできる偏波スイ
ッチを与えるのに有効であるということを述べれば充分
である。

第３図を参照すれば、移相器兼偏波スイッチ１８ａの単
一の例示的位相ビットは誘電体材料の２つの区分５０．
５２間に配置された中央導体領域４８を含むのが示され
ている。

区分５０．５２の外表面４９，５１はその上にここでは
銅である導電材料を付着または印刷されていて中央導体
領域４８に対する基礎面（接地面）を形成しである。

中央導体領域４８はここでは薄い（０，１９３ｍｍ（０
，００７６インチ））誘電体区分５４の上表面および下
表面にそれぞれ配置される中央導体回路５６．５６’に
よって形成されている。

中央導体回路５６．５６’は図示されたように５０オー
ムの４分の１波長ハイブリッド結合器５８（本願ではと
ころによっては単に「ハイブリッド結合器５８」と称さ
れる）を形成するような仕方で重なり合っている。

当該技術において知られているように、ダイオード移相
器は出力アームに対称的な反射用ダイオード終端部を有
するようなハイブリッド結合器を用いて形成することが
できる。

このような装置において、出力アーム間に３デシベルの
電力分割がありかつこれらの出力アームが位相が直角関
係にあるときは装置を通しての位相偏移増分は反射用ダ
イオード終端部の設計によって定まる。

ありふれた４分の１波長ハイブリッド結合器の出力アー
ム間の９０°位相差は比較的に非周波数依存性である。

しかしながら、完全に１オクターブ帯域の性能を得るた
めには４分の１波長ハイブリッド結合器５８は中央帯域
で２．７デシベルの結合を与えるように設計されなけれ
ばならないことが見出された。

ハイブリッド結合器５８からのオクターブ帯域の性能を
得るのに等しく重要なのは斜接区分６０゜６０′によっ
て導入される不連続部の効果である。

知られておりかつ１９６４年にニューヨーク州ニューヨ
ーク市のマクグロウ・ヒル・インコーホレーテッドによ
って発行されたジー・エル・マツタエイ（Ｇ、Ｌ、ＭＡ
ＴＴＨＡＥＩ）、ニレ・ヤング（Ｌ。

ＹＯＵＮＧ）およびイー・エム・ティー・ジョーンズ（
Ｅ、Ｍ、Ｔ、ＪＯＮＥＳ）による「マイクロウェーブ・
フィルターズ、インピーダンス・マツチングネットワー
ク・アンド・カップリンゲスドラクチャ」の７９６−７
９７頁に記載されているように、結合器のまわりに対称
に配置されている容量性ねじを用いて斜接区分６０，６
０’によって導入される不連続部を補償することができ
る。

必要な容量性リアクタンスはここでは孔＄２ａ・・・・
・・６２ａによって与えられ、これらの孔は区分５０，
５２に孔あけされそしてその後にめっき材料または導電
性エポキシで満たされる。

孔６２ａ・・・・・・６２ｄの深さおよび斜接区分６０
，６０’の長さは厳格さを要し、それらの最適寸法は２
．５４±０．０５０８ｍｔｎ（ｏ、ｉｏｏ±０．００２
インチ）の基礎面間隔に対してそれぞれ０．７１１４±
０．０２５４ｍＷ（０，２ｓ±０．００１インチ）およ
び２．５４±０．１２７間（０，１００ｆＯ，００５イ
ンチ）になるように定められた。

ハイブリッド結合器５８の出力アーム６４．６４’の長
さはこれらのアームを終端するＰ−Ｉ−Ｎダイオード６
６．６６’が各移相器兼偏波スイッチ１８ａ・・・・・
・１８ｎの中心線に沿って位置するように配列された。

Ｐ−Ｉ−Ｎダイオード６６′が誘電体区分５４の下表面
に位置する出力アーム６４′で終端させられるとき、出
力アーム６４′の長さは誘電体区分５４を通過するのに
Ｐ−ＩＮダイオード６６′によって横切られる付加的路
長を考慮するために出力アーム６４よりも約０．３０５
ないし０．４５７山（０，０１２ないし０．０１８イン
チ）だけ短かくされる。

この変更は、出力アーム６４．６４’の実効電気長をハ
イブリッド結合器５８内で対称にしておくことにより装
置内における位相誤差および不整合損失を最小にするの
を保証するために必要とされる。

知られているように、順方向にバイアスされたＰ−Ｉ−
Ｎダイオードは短絡回路に近似し、逆方向にバイアスさ
れたＰ−Ｉ−Ｎダイオードは開放回路に近似する。

ハイブリッド結合器の出力口（出口ポート）を終端する
一対のＰ−Ｉ−Ｎダイオードはバイアスを順状態から逆
状態に変えることによって並列に切換えられ、このよう
な結合器を横切る信号の位相は順方向バイアス状態およ
び逆方向バイアス状態間で切換えられるダイオードによ
って与えられる量に等しい量だけ変化する。

一般的ζこ、移相器への応用に対してはダイオードは順
バイアス状態では短絡回路終端を与え逆バイアス状態で
は開放回路終端を与えるように配列され、従って、この
ような配列は順方向バイアス状態と逆方向バイアス状態
との間で切換えられるとき理論上１８０°の位相偏移を
与える。

実際上は、Ｐ−Ｉ−Ｎダイオードは完全な開放回路終端
或いは完全な短絡回路終端は与えず、従って、テリオ等
による上記の文献に説明されているように、ダイオード
終端における・インピーダンスを制御することによって
順方向バイアス状態および逆方向バイアス状態間の位相
偏移を制御することができる。

従来はダイオード終端におけるインピーダンスを制御す
るために並列スタブおよび４分の１波長変成器が用いら
れた。

しかしながら、このような装置は帯域幅が制限されかつ
大型である。

本願発明者はハイブリッド結合器５８のＰ−Ｉ−Ｎダイ
オード６６．６６’および出力アーム６４，６４’間の
接合部に規定したインピーダンスの振れを与えることに
よって１オクターブ帯域にわたり満足な位相偏移動作を
行い得ることを見出した。

このようなインピーダンスの振れはここではダイオード
接合部のインピーダンスとダイオードパッケイジの寄生
インピーダンスとの組合せを用いることによって実現さ
れる。

第１表は５０オームの構造において５ないし１０ギガヘ
ルツの帯域にわたるオクターブ帯域の性能に対し適して
いると知られたダイオード接合部容量およびダイオード
パッケイジ・パラメータの両方の組合せを示す。

この要件は２２．５°、４５°、９００および１８００
の大きさの位相ビットに対し与えられている。

マサチューセッツ０１８２４ケルムスフオ・−ド・メイ
プルロード１６のギカヘルツ・デバイス・インコーホレ
ーテッドからのパッケイジスタイル３０ダイオードは１
８００位相ビットに対し適している寄生インピーダンス
を有し、同製造業者からのパッケイジスタイル４６ダイ
オードは９０’位相ビットに対し適している寄生インピ
ーダンスを有することが知られた。

マサチューセック０２１フ２ウオータータウン、プレザ
ントストリート５８０のユニトロード・コーポレイショ
ンからのダイオードスタイルＵＮ９３３８およびＵＮ９
３３９はそれぞれ２２，５°位相ビットオよび４５°位
相ビットに対し適していることが知られた。

第３図を参照すれば、ダイオードコンタクト６８．６８
’は出力アーム６４．６４’の端部に接続されている（
ここでは図示されていない高温はんだにより）。

ダイオードコンタクト６８，６８’は誘電体区分５０に
設けられた孔７０ａ、７０ｂを通して延びてＰ−Ｉ−Ｎ
ダイオード６６．６６’の陽極電極と係合する。

外表面４９の一部を除去することによって（ここではエ
ツチングにより）形成された円形領域７２ａ 、７２ｂ
は孔７０ａ。

７０ｂのまわりに同心に位置している。

ダイオードコンタクト６Ｂ、６８’および円形領域７２
ａ。

７２ｂの直径は５０オームの同軸構造に近似するように
寸法づけられている。

外表面４９から誘電体区分５０，５４および５２を通り
外表面５１まで延びる板金された孔によって円形領域γ
２ａ。

７２ｂのまわりにモード抑制部材（参照番号はつけず）
が設けられている。

Ｐ−Ｉ−Ｎダイオード６６．６６’に対するバイアス電
圧が誘電体区分５４内に埋込まれた集中インダクタ７４
．γ４′からなるオクターブ帯域チョークによって与え
られている。

集中インダクタ７４．７４’は、０．０３８１４山（０
，００１５インチ）の直径の鋼の電線を完全な３６００
にわたり３回巻いたものであって適当な高温絶縁材料（
図示せず）で被覆されかつ１．８の比誘電率を有する誘
電体コア（図示せず）を取付けたものからなる。

この誘電体コアはマサチュセツッ州カントンのエマーツ
ン・アンド・カミング・インコーホレーテッドの製品で
あるスチカースト（５ｔｙｃａｓｔ ）ＬｏＫ誘電体発
泡材から形成された。

集中インダクタ７４．７４は誘電体区分５４の両側に配
置される金属製耳７６．７６’に取り付けられると共に
（ここでは高温はんだにより）中央導体回路５６゜５６
′にも取り付けられる（同じく高温はんだにより）。

ピン７８．７８’も金属製耳７６．７６’にはんだづけ
され、そしてこれらのピンは誘電体区分５０および外表
面４９に設けられた孔（参照番号はつけず）を通って延
びる。

−たびダイオードコンタクト６８．６８’、集中インダ
クタ７４．７４’、およびピン７８．７８’が所定位置
にはんだつけされると、複合ストリップ線路パッケイジ
が任意の便利な方法で形成される。

この形成工程中０．０３８１ｔｔｔｌ＋！（０，００１
５インチ）の厚さの接着フィルム層（図示せず）が誘電
体区分５４の両表面に置かれる。

次いでこの組立体は接着プレス（ありふれた設計のもの
９内に配置され、４２０±５°Ｆ（約２１５６Ｃ）の温
度まで加熱され、そして７．０３ ｋｇ／ｃｙｙｔ （
１００ｐｓｉ ）の圧力で接着される。

接着後に、ストリップ線路パッケイジの外側はめつきさ
れる（上述した孔を除いて）、Ｐ−Ｉ−Ｎダイオード６
６．６６’はダイオードコンタクト６８，６８に接続さ
れる（ここでは適当な導電性エポキシにより）。

次いでダイオード取付は部材４２ｈがＰ−Ｉ−Ｎダイオ
ード６６゜６６′上に置かれて、ストリップ線路パッケ
イジを通過してダイオード取付は部材４２ｈのタップ孔
（参照番号はつけず）まで延びるねじ（参照番号はつけ
ず）によって支持板４４に固定される。

ダイオード取付は部材４２ｈに形成された円筒形空胴８
０，８０’の直径はその中央導体を形成するＰ−Ｉ−Ｎ
ダイオードと共に５０オームの同軸構造に近似するよう
に選ばれる。

２つの異なる直径が必要とされ、一方の直径は２２．５
°、４う０およ乙１８００位相ビットに対する約６．３
５ｍｍ（０，２５（インチ）であり、他方の直径は９０
°位相ビットに対する約５．８４ｍｍ（０，２３０イン
チ）である。

ダイオード６６．６６’のカソード電極上に適合する大
きさにされたくぼみ（図示せず）を有する妬絡キャップ
８２，８２’がＰ−Ｉ−Ｎダイオード６６．６６’およ
びダイオード取付は部材４２ｈの両方に同時に接着させ
られる（適当な導電性エポキシにより）。

次いでバイアス端子８４．８４’が第２図に示されたよ
うに接続され合わされ、そしてこれはバイアスケーブル
・ハーネス４６に接続される。

ここで第２Ａ図を参照すれば、複合型移相器兼偏波スイ
ッチ１８ａは複数の直列に結合された位相ビットからな
るのが見られる。

入力コネクタ３８が直流ブロック８６ａｋ介して２２，
５°位相ビット８８に結合される。

直流ブロック８６ａ・・・・・・８６ｊはハイブリッド
結合器５８内の結合線路と類似する４分の１波長結合ス
トリップ線路中央導体を重ね合わせることによ−って形
成され、そして隣接するビット間に設けられている。

直流ブロック８６ｂは２２．５°位相ビット８８および
４５゜位相ビット９０を分離する。

４５°位相ビット９０からの出力はハイブリッド結合器
９２まで通過し、このハイブリッド結合器９２の隔離さ
れた口（ポート）９３は５０オームのストリップ線路負
荷９４で終端している。

ストリップ線路負荷９４はここではペンフルバニヤ１９
１０フフイラデルフイヤ・アーチストリート１３００の
イー・エム−シー・テクノロジー・インコーホレーテッ
ドによって製造されているモデルＥＭＣ９２−１２５−
Ｔである。

ストリップ線路負荷９４は接着およびめっき工程の後に
挿入される。

誘電体材料の一部（図示せず）がストリップ線路負荷９
４上に配置される。

金属条片４３（第２図）が前記誘電体材料上に配置され
て基礎面の連続性を維持するためにめっきされたパッケ
イジにはんだづけされる。

ハイブリッド結合器９２からの出力アーム（参照番号は
つけず）は直流ブロック８６ｃ。

８６ｄを介して９０’位相ビット９６．９６’に接続さ
れ、次いで直流ブロック８６ｅ、８６ｆを介して１８０
０位相ピッ）９８，９８’に接続される。

１８０°位相ビット９８ 、９８’＆ｉ直流ブロックク
８６ｇ、８６ｈを介してハイブリッド結合器１００に接
続され、次いで直流ブロック８６１゜８６」を介して出
力コネクタ４０ａ 、４０ｂに接続される。

ここで第４図を参照して、移相器兼偏波スイッチ１８ａ
の偏波スイッチ部の動作を説明する。

下記の説明全体にわたって特定の位相ビットに関連する
ダイオードが逆バイアスされたと称するとき、そのビッ
トを通る位相シフトは零であると仮定され、そのビット
は「オフ」状態にあると称される。

逆に、成る位相ビットに関連するダイオードが順バイア
スされたとき、この位相ビットはそれを通過する信号に
対して位相シフトを与え、このビットは「オン」状態に
あると称される。

後記の第２表には移相器兼偏波スイッチ１８ａによって
与えられる６つの偏波方向の各々に対し必要な位相ビッ
ト設定が挙げられている。

２つの斜め偏波は空間的に９０’離れて位置する偏波信
号を表わし、２つ０円偏波は左旋回または右旋回円偏波
を表わす。

上述したように、移相器兼偏波スイッチ１８ａは直交関
係に配置された一対のストリップ線路放射器１４．１６
からなるアンテナ素子１２とインターフェンスする。

垂直または水平直線偏波のいずれに対しても前記ストリ
ップ線路放射器のうちの１つだけが附勢される。

第２表 偏波スイッチに対する位相設定 位相ビット番号 （第４図） 偏波方向 １１０１１２１１４１１６１１８１２０垂直
偏波 オフオンオフオフオフオフ 水平偏波 オフオフオフオフオフオフ 斜め偏波（１） オン オフ オフ オフ オフ オ
フ斜メ偏波（２）オン オン オフ オフ オフ オフ
円偏波（１） オンオフオンオフオフオフ円偏波（２
） オンオフオフオフオフオンここで垂直偏波が必要
とされる場合を考察しよう。

第２表および第４図を参照すれば、この条件に対しては
位相ビット１１またけが「オン」であることが知られる
。

伝送線路部１’１３，１１５の信号はハイブリッド結合
器１１１を横切ってしまったとき直角位相関係にある。

伝送線路部１１５の信号は伝送線路部１１３の信号より
も位相が遅れていると考えられる（下記の説明全体にわ
たり同じ約束を用いるものとする。

すなわち、伝送線路部１１３から伝送線路部１２３まで
／Ｓ４ブリッド結合器１１γを横切る信号は伝送線路部
１１３から伝送線路部１２１までハイブリッド結合器１
１７を横切る信号よりも９００だけ位相が遅れ。

逆に、伝送線路部１１５から伝送線路部１２１までハイ
ブリッド結合器１１７を横切る信号は伝送線路部１１５
から伝送線路部１２３までハイブリッド結合器１１７を
横切る信号よりも９００だけ位相が遅れている）。

位相ビット１１０，１１６の両方が「オフ」状態なので
、これらのビットを通し付加的な相対位相は存在しない
。

「オン」状態にある位相ビット１１２を横切ったとき、
伝送線路部１１３の信号は位相ビット１１８が「オフ」
状態にあるという理由で伝送線路部１１５の信号に対し
て１８００の位相遅延を経験する。

従って、ハイブリッド結合器１１７の直前の伝送線路部
１１３．１１５の信号はそれぞれ１８００および９０’
だけ位相が遅らされている。

上述したように、伝送線路部１１３の信号は伝送線路部
１２１までハイブリッド結合器１１１を横切るに際して
付加的位相遅延を経験しない。

伝送線路部１１５からの信号は伝送線路部１２１までハ
イブリッド結合器１１７を横切るに際して付加的な９０
０の位相遅延を経験し、従って１８００だけ位相遅延さ
れて伝送線路部１２１に到達する。

従って伝送線路部１２１の信号同志は同位相であり、そ
れらは結合して出力口１２２に信号を発生する。

逆に、伝送線路部１１３からの信号はハイブリッド結合
器１１７を横切るに際して９００の付加的位相遅延を経
験し、２７０°の合計相対位相遅延をもって伝送線路部
１２３に到達する。

伝送線路部１１５からの信号は何ら付加的位相遅延を伴
うことなしにハイブリッド結合器１１７を通して伝送線
路部１２３まで通過し、そして９００の合計相対位相遅
延をもって到達する。

従って、伝送線路部１２３の信号同志は１８００位相が
ずれており、それらは相殺し合って出力アーム１２４に
信号を発生しない。

垂直偏波を与えるための移相器兼偏波スイッチ１８ａの
偏波スイッチ部の動作を説明したが、移相器兼偏波スイ
ッチ１８ａを水平偏波を行うように第２表に示されたよ
うに設定すれば信号同志は相殺しかつ出力アーム１２４
だけに出力信号を発生するように同様の仕方で結合する
。

残りの偏波方向の全てに対しては、出力信号は出力アー
ム１２２．１２４の両方に得られる。

−たび特定の偏波方向が選択されると、移相器兼偏波ス
イッチ１８ａを通しての位相遅延は２２．５゜の増分に
おいて１６の別個の値の選ばれた１つに設定される。

ここで注目すべきことは、９０’位相ピッ）１１４，１
２０はいずれかの方向の円偏波を発生するためにのみ用
いられ、移相器兼偏波スイッチ１８ａを通しての位相遅
延を制御するのには残りの６つの位相ビットだけが用い
られるということである。

少し考えれば、両方向の円偏波は単に９０’位相ビット
のみを用いて実現し得ることが明らかであろう。

許容できない軸比を生じさせてしまう大きな位相および
振幅不平衡を防止するためここでは一対の９０°ビツト
が用いられた。

各偏波方向に対して１６の増分的位相遅延を与える移相
器兼偏波スイッチ１８ａの設定が後記の第３表ないし第
８表に挙げられている。

これらの表において、ｒＯＪは「オフ」状態を示し、「
１」は「オン」状態を示す。

表に挙げられたこれらの設定値はここではビーム方向制
御計算機によって制御される。

本発明の好ましい一実施例を説明したが、当業者にはこ
の移相器兼偏波スイッチは単に直線偏波または円偏波ま
たは直線偏波および斜め偏波の組合せを与えるように変
更し得ることが容易に知られよう。

例えば、直線偏波および斜め偏波の組合せが希望される
ときはこの装置は９０’位相ピッＨ１４，１２０を取り
除くことにより実現し得る。

円偏波だけが希望されるときは、単に５つの位相ビット
および９００ビツトと一対の１８０°ビツトとの間に配
置される単一の９００ハイブリッド結合器だけしか必要
ないであろう。

また、直線偏波だけが希望されるときは、必要とされる
のは５つの位相ビットと一対の１８００ビツトの入力お
よび出力端子にそれぞれ配置される一対の９０’ハイブ
リツド結合器だけである。

更に、駆動装置の設計を便宜ならしめるために、上述し
たマイクロ波Ｐ−Ｉ−Ｎダイオードに対しマイクロ波Ｎ
−Ｉ−Ｐダイオードを置き換えることもできる。

また、これらのダイオードは上述した特定の実施例では
ストリップ線路回路に斜めに取り付けられたが、 これらのダイオードをストリップ線路回路とそろえて取
り付けても装置の性能に影響しない。

偏 波 方 向 斜 め （１） 偏 波 方 向 斜 め （２） 偏 波 方 向 円 （１） 偏 波 方 向 円 （２）

【図面の簡単な説明】

第１図は無線周波エネルギーの平行化されたビームを放
射するためダイオード移相器兼偏波スイッチにそれぞれ
接続されているアンテナ素子のアレイを用いる航空機塔
載レーダー装置の簡略図、第１Ａ図は第１図のアンテナ
アレイの一部破断斜視図であってその素子に固定された
移相器兼偏波スイッチを示す図、第２図は本発明による
移相器兼偏波スイッチの斜視図、第２Ａ図は本発明によ
る移相器兼偏波スイッチの回路の平面図、第３図は本発
明による第２図の移相器兼偏波スイッチの位相ビットの
１つの極めて簡単化しかつ分解して示す斜視図、第４図
は本発明の理解を助ける回路図である。 １０：アンテナアレイ、１４．１６：ストリップ線路放
射素子、１８ａ−１８ｎ：移相器兼偏波スイッチ、２０
：集合的給電回路、２６：受信機、２８：送信機、３０
：利用装置、３２：ビーム方向制御計算機、３４：同期
装置、３６：ストリップ線路パッケイジ、３８：入力コ
ネクタ、４０ａ。 ４０ｂ：出力コネクタ、４２ａ−４２ｈ：ダイオード取
付は部材、４８：中央導体領域、５０．５２：誘電体材
料区分、５４：誘電体区分、５６．５６’：中央導体回
路、５８：４分の１波長ハイブリッド結合器、６６ 、
６６’ ： Ｐ−Ｉ−Ｎダイオード、６８．６８’：ダ
イオードコンタクト、７４．７４’：集中インダクタ、
７８，７８’：ピン、９２：ハイブリッド結合器、９３
：口、９４ニストリツプ線路負荷、１１１．１１７：ハ
イブリット結合器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ （イ）ストリップ線路と、 （ロ）各々が前記ストＩＪツブ線路内に配置される一対
   の結合ポートを有する複数のバイフリット結合器を形成
   する中央導体回路と、 （ハ）前記ストリップ線路に取り付けられ、各々が一対
   の円筒形空胴を有する複数の金属ハウジングと、 に）前記金属ハウジングの各々に設けられ、前記円筒形
   空胴の一方の端部を終端する複数の短絡終端部と、 （ホ）前記円筒形空胴の各々の内部に入れられ、前記ハ
   イブリッド結合器の結合ポートの一方に結合される端子
   を有する複数のパッケージされたＰ−Ｉ−Ｎダイオード
   であって、そのインピーダンスが前記ハイブリッド結合
   器の各結合ポートにリアクタンス性終端を供給するＰ−
   Ｉ−Ｎダイオードと、 （ハ）前記Ｐ−Ｉ−Ｎダイオードを選択的に順バイアス
   又は逆バイアスする装置と、 から構成される移相器兼偏波スイッチ。 ２ 前記短絡終端部が前記各ダイオードの他方の端子に
   結合して各ダイオードに近接した短絡回路を形成すると
   ころの特許請求の範囲第１項記載の移相器兼偏波スイッ
   チ。